基于以太网通信技术的智能型低压断路器

　　0 引言

　　低压断路器作为供配电系统中的重要电器元件之一，其作用是保护电气配电网络和工业设备免受短路、过载等故障的损坏。智能控制器是实现低压断路器智能操作的核心部件，其基本任务是通过对电网参数的采集和处理来给出相应的控制信息。随着通信技术和网络技术在配电系统中的应用，以及工业控制网络化的发展，实现现场级的EtherNet /Internet 通信成为断路器智能控制器的发展趋势。

　　本文在实现断路器智能控制器各种选择性保护、显示、故障记录、自诊断、试验以及控制等功能的基础上，提出一种基于以太网通信技术的新型断路器智能控制器设计方法。

　　1 工业以太网技术特点

　　近年来，工业以太网技术以其不断提高的性能和迅速降低的成本，使得新一代的工业自动化网络几乎都建立在以太网基础之上，使之成为当前的技术热点，并有望成为新一代低压电器设备通信和控制的主流技术。

　　以太网技术优势有:① 数据传输速率高，目前已达到100 Mb /s，并能提供足够的带宽;② 能在同一总线上运行不同的传输协议;③ 在整个网络中，运用变互式和开放的数据存取技术;④ 允许使用不同的物理介质和构成不同的拓朴结构。

　　以太网用于工业控制的改进如下:

　　(1) 实时性。实时性是信息网与工控网最主要的差别，现代的工控网都采用周期与非周期报文两种机制。周期报文用于传递控制命令、实测数据等时间要求高的少量参数，具有高的优先级和简单的报文结构，保证快速性;非周期报文用于参数设置、程序上载/下载、系统配置等操作，优先级低，但可完成复杂操作。工业以太网是利用以太网的资源实现工业通信的要求，许多标准都采用有连接的TCP / IP 传递非周期报文，而利用无应答的报文结构简单的UDP 规约传递周期报文，同时通过专用的硬件处理协议以提高速度。当然，以太网的冲突会造成数据帧的破坏，并需要经过延时重发，如果冲突几率提高就不能保证实时性，好在以太网的通信速率很高，只要适当控制网络负荷量，网络的实时性可以解决，各种不同组织对此都有不同的解决方案，从而产生不同的结果。

　　(2) 安全性。以太网是开放的网络，如今控制管理一体化的网络方便了管理和远程操作，但也带来安全问题，如何防止外界对控制系统的干预是需要考虑的问题。

　　(3) 工业使用环境的要求。在商业用环境下发展起来的以太网，转到工业应用时，很多部件(如电缆、连接器、路由器、网卡) 都需要作环境适应性修改。

　　(4) 时钟同步。分散控制系统的时钟同步技术是为网络提供一个共同的时间基准，同步精度决定了所记录事件的时间精度，高精度的时间基准对于系统是非常重要的。